Produtos de supressão de ruído / Filtros de supressão EMI / Dispositivos de proteção ESD
Guia do filtro de supressão de ruído
Noções básicas de contramedidas contra o ruído [Lição 4] Fichas de ferrite
Nesta parte e nas seguintes, iremos discutir os componentes típicos de supressão de ruído. O primeiro desses componentes é o cordão de ferrite em pastilha. Estas esferas são indutores de ferrite fabricados sob a forma de pastilhas que suportam a montagem em superfície (SMD).
<Um cordão de ferrite é um cordão de ferrite atravessado por um fio condutor>.
A Fig.1 apresenta um exemplo da forma de um indutor de esferas de ferrite do tipo chumbo. A estrutura é simples e, com esta forma, foi passado um fio condutor através do cordão formado pela ferrite. Este indutor não tem o fio enrolado à sua volta como uma bobina normal, mas quando a corrente flui para o seu fio, é gerado um fluxo magnético no interior do cordão de ferrite. Como resultado, o cordão de ferrite funciona como um indutor. A propósito, a ferrite aqui utilizada é fabricada com materiais que têm uma perda elevada a altas frequências, pelo que, na gama de altas frequências, a energia da corrente é perdida como uma perda na ferrite, permitindo que o ruído seja absorvido eficazmente.
<Os grânulos de ferrite do chip consistem numa estrutura indutora em camadas>.
Os grânulos de ferrite em pastilhas são fabricados através do fabrico destes indutores de ferrite em pastilhas, e a Fig. 2 mostra a sua estrutura típica. São formados padrões de bobinas entre as camadas das folhas de ferrite em bruto e, através de um processo de integração e queima, é produzida uma estrutura de bobina tridimensional.
Ao fabricar os indutores de ferrite em pastilhas e ao adotar uma estrutura de bobina no seu interior, é possível obter uma impedância mais elevada do que a do indutor de ferrite em pastilha, que apenas tem o cabo a atravessá-lo. (Na realidade, alguns grânulos de ferrite em chip têm apenas um fio a atravessar o grânulo). Esta estrutura é basicamente a mesma que a de um indutor de chip do tipo multicamada, mas a diferença em relação a um indutor reside no facto de o material de ferrite utilizado ser mais adequado para suprimir o ruído.
A Fig. 3 mostra um exemplo das caraterísticas de impedância em frequência de uma pastilha de ferrite. O princípio básico envolvido é o seguinte: A impedância aumenta proporcionalmente ao aumento da frequência, como no caso dos indutores, pelo que, ao ligar estas esferas em série num circuito, funcionam como um filtro passa-baixo. Nos indutores normais, a principal caraterística entre os valores de impedância (Z) é a componente de reactância (X). Por outro lado, uma vez que as esferas de ferrite com chip utilizam materiais de ferrite com uma perda elevada nas altas frequências, a caraterística principal na gama de altas frequências é a componente de resistência (R). A componente de reactância não é acompanhada de perda, mas a componente de resistência sim. Isto significa que, em comparação com os indutores normais, as esferas de ferrite com chip têm melhores propriedades para absorver a energia sonora, proporcionando um maior efeito de supressão de ruído.
<A curva de impedância pode ser selecionada de acordo com a aplicação pretendida>.
As pastilhas de ferrite têm sido habitualmente normalizadas pelo valor da impedância a uma frequência de 100 MHz. No entanto, estão disponíveis muitos tipos de produtos com o mesmo valor de impedância. O objetivo é possibilitar a seleção da nitidez da curva de impedância.
A Fig. 4 mostra um exemplo de variações de curva. Tanto o BLM18AG601SN1 como o BLM18BD601SN1 são esferas de ferrite com chip que têm um valor de impedância de 600Ω a 100 MHz, mas a Fig. 4 mostra que o BLM18BD601SN1 tem uma curva de impedância mais acentuada, enquanto o BLM18AG601SN1 tem uma curva que sobe mais suavemente.
No caso do tipo cuja curva de impedância sobe suavemente, a impedância começa a aumentar a um nível de frequência mais baixo, pelo que o ruído pode ser suprimido numa ampla banda de frequência, desde as frequências muito baixas até às frequências altas. No entanto, se a frequência do sinal for relativamente alta, esta frequência também pode ser atenuada. Em contraste, com o tipo cuja curva de impedância sobe acentuadamente, a impedância aumenta apenas na gama de alta frequência, pelo que, mesmo que sejam utilizados sinais com uma frequência comparativamente elevada, o ruído pode ser suprimido sem afetar os sinais. Por esta razão, é importante ter em conta a frequência do sinal e a frequência do ruído a ser suprimido ao selecionar as esferas de ferrite.
<A impedância a altas frequências é melhorada através da alteração da estrutura interna>.
A Fig. 3 mostra as caraterísticas de frequência da impedância das esferas de ferrite em pastilha, e esta figura mostra que a zona de frequência de 400-500 MHz forma um limite em que o valor da impedância começa a diminuir. Este facto deve-se aos efeitos da estrutura da pastilha de ferrite. Como regra básica, a impedância de um indutor continua a aumentar à medida que a frequência aumenta. No entanto, os grânulos de ferrite em chip regulares têm áreas no seu interior onde o início do enrolamento (entrada) está próximo do fim do enrolamento (saída), como se mostra na Fig. 5. Nessas áreas, ocorre o acoplamento eletrostático (um estado em que parecem estar presentes condensadores extremamente pequenos), pelo que a corrente de alta frequência passa através deles e a impedância do indutor tem menos efeito. Em áreas de acoplamento eletrostático, a corrente tende a passar mais facilmente à medida que a frequência aumenta, pelo que quanto maior for a frequência, mais a impedância aparente diminui.
Para resolver este problema, é necessário alterar a estrutura em que o início e o fim do enrolamento estão posicionados próximos uns dos outros. A Fig. 6 mostra um exemplo de um cordão de ferrite com chip cuja estrutura interna foi alterada para melhorar as caraterísticas de alta frequência. Enquanto que, nas esferas de ferrite em pastilha normais, o eixo do padrão da bobina corre perpendicularmente (o chamado "enrolamento vertical"), o eixo do padrão da bobina das esferas de ferrite em pastilha com caraterísticas de alta frequência melhoradas corre horizontalmente. Consequentemente, ao colocar uma certa distância entre o início e o fim do enrolamento da bobina, a frequência a que a impedância começa a descer aumenta significativamente.
As esferas de ferrite com chip existem em muitas outras variações - algumas suportam correntes elevadas e outras têm tamanhos compactos, por exemplo - e esta variedade permite aos utilizadores selecionar as que melhor se adequam às aplicações em questão.
Clique aqui para obter informações sobre a série BL□ de produtos de grânulos de ferrite de chip.
*As informações apresentadas neste artigo estavam actualizadas à data da publicação. Tenha em atenção que podem diferir das informações mais recentes.
